Визит к стоматологу обычно требует много времени, и зачастую связан с неприятными процедурами. Может ли стоматолог активировать мини-роботов, чтобы точно и неинвазивно произвести лечение?
Инженеры, стоматологи и биологи из Университета Пенсильвании (University of Pennsylvania) разработали микроскопических роботов, с двумя типами роботизированных систем – одна предназначена для работы на поверхностях, а другая для работы в замкнутых пространствах. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science Robotics.
Актуальность проблемы
Биопленка образуется на биологических поверхностях, например, на зубе в виде налета. Образованные биопленки трудно удалить, так как липкая матрица, которая удерживает бактерии, обеспечивает защиту от антимикробных агентов.
Материалы и методы обследования
Ученые разработали роботизированную платформу, в которой использовались частицы оксида железа в качестве строительных блоков для микророботов. Оксид железа, работает каталитически, активируя перекись водорода для высвобождения свободных радикалов, которые могут убивать бактерии и целенаправленно удалить биопленку.
Инженеры-исследователи управляли движением этих роботов с помощью магнитного поля. Были разработаны, оптимизированы и протестированы 2 типа роботизированных систем, которые назвали каталитическими антимикробными роботами, или КАР, способными разлагать и удалять биопленку. Первый КАР включает суспендирование наночастиц оксида железа в растворе, который затем может быть направлен магнитами для удаления биопленок на поверхности. Вторая платформа предполагает встраивание наночастиц в гелевые трехмерные формы.
Результаты научной работы
Ученые показали, что роботы с каталитической активностью могут уничтожать биопленку, липкие соединения бактерий. Такие роботизированные системы удаления биопленки могут быть полезны в широком спектре потенциальных применений, от поддержания чистоты до снижения риска разрушения зубов, эндодонтических инфекций и загрязнения имплантатов.
Автор исследования Хюн (Мишель) Ку (Hyun (Michel) Koo) из Школы стоматологии (School of Dental Medicine) объясняет:
«Это было действительно синергетическое и междисциплинарное взаимодействие. Мы используем опыт микробиологов и ученых-клиницистов, а также инженеров для разработки наилучшей возможной системы уничтожения микроорганизмов. Это важно для других биомедицинских областей, сталкивающихся с лекарственно-устойчивыми биопленками».
Оба типа КАР эффективно убивали бактерии, разрушали матрицу, которая их окружала, и удаляли продуты отхода с высокой точностью. После тестирования роботов на биопленках, растущих на плоской стеклянной поверхности или в закрытых стеклянных пробирках, исследователи опробовали клинически значимое применение: удаление биопленки из труднодоступных частей человеческого зуба. КАР были способны разлагать и удалять бактериальную биопленку не только с поверхности зуба, но и с одной из самых труднодоступных частей зуба, перешейка, узкого коридора между корневыми каналами, где обычно растут биопленки.
«Существующие способы обработки биопленок неэффективны, так как они не способны одновременно разрушать защитную матрицу, убивать внедренные бактерии и физически удалять биоразлагаемые продукты», – объясняет Ку. «Эти роботы могут выполнять все три задачи одновременно очень эффективно, не оставляя следов биопленки».
Авторы другого исследования утверждают, что экстракт зеленого чая поможет в лечении чувствительности зубов.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
